CN106052137A - 燃气热水设备及其恒温控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃气热水设备及其恒温控制方法、装置。该恒温控制方法包括：获取水流量变化值；由所述水流量变化值得到燃气流量变化值；根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。本发明基于实时获得的水流量变化量实时估算与当前水流量对应的燃气流量变化值，从而对水流量的突变做出实时响应，避免现有技术中采用闭环控制时的滞后现象，实现了水温在水流量突变情况下的快速稳定，并在火力与水流量之间快速建立了一个新的平衡，不会烫伤用户，不但提高了用户体验，而且具有很高的安全性。

Description

燃气热水设备及其恒温控制方法、装置

技术领域

本发明涉及燃气热水设备领域，具体而言，涉及一种燃气热水设备及其恒温控制方法、装置。

背景技术

壁挂炉是燃气壁挂炉的简称，具有强大的家庭中央供暖功能，可向各个房间提供大流量恒温卫生热水，供家庭沐浴、厨房场所使用。

目前，壁挂炉的出水温度的控制都采用闭环控制，一般都是PID控制。虽然在流量平稳的时候仅通过闭环控制可以达到很好的效果，且控温精度也可以很高，但是当水流量出现突变时，闭环控制则很难快速响应。这是因为，闭环控制只有在实际值和目标值出现偏离后才会开始调节，因此控制比较滞后，而且壁挂炉火力的变化传递到出水温度的变化，需要经过两次热交换，一般都有6秒以上的滞后。也就是说流量突变后，需要6秒之后才能重新达到预设值。

因此，如果小流量突然减少，这段时间内就会出现出水温度高于用户设定的目标水温，如果超出目标水温的幅度较大，则可能会烫伤洗澡的用户，这是相当危险的，导致用户体验很差。

发明内容

本发明实施例中提供一种燃气热水设备及其恒温控制方法、装置，以解决现有技术中水流量突变时，水温不能恒定的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种燃气热水设备的恒温控制方法，包括：获取水流量变化值；由所述水流量变化值得到燃气流量变化值；根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。

作为优选，所述方法还包括：在将火力调节到所述第一目标火力后，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。

作为优选，根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力包括：判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值；如果所述水流量变化值达到或超过所述水流量变化阈值，则将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

作为优选，根据能量守恒定律由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。

作为优选，所述闭环控制为PID控制。

本发明还提供了一种燃气热水设备的恒温控制装置，包括：水流量获取模块，用于获取水流量变化值；燃气流量计算模块，用于由所述水流量变化值得到燃气流量变化值；燃气控制模块，用于根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。

作为优选，所述装置还包括：闭环控制模块，用于在将火力调节到所述第一目标火力后，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。

作为优选，所述燃气控制模块包括：判断子模块，用于判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值；控制子模块，用于在所述水流量变化值达到或超过所述水流量变化阈值的情况下，将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

作为优选，所述燃气流量计算模块根据能量守恒定律由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。

本发明还提供了一种燃气热水设备，包括上述的燃气热水设备的恒温控制装置。

本发明基于实时获得的水流量变化量实时估算与当前水流量对应的燃气流量变化值，从而对水流量的突变做出实时响应，避免现有技术中采用闭环控制时的滞后现象，实现了水温在水流量突变情况下的快速稳定，并在火力与水流量之间快速建立了一个新的平衡，不会烫伤用户，不但提高了用户体验，而且具有很高的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的恒温控制方法的流程图；

图2是本发明实施例的恒温控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种燃气热水设备的恒温控制方法，其特别适用于在(壁挂式)燃气热水炉的水流量发生突变时对水温的控制，其利用基于能量守恒的开环方式实现对火力的预调节，为了更好地控制水温，本发明优选地还可通过闭环方式实现对水温的精确调节。

在图1所示的实施例中，本发明中的燃气热水设备的恒温控制方法可通过以下方式实现对水温的快速控制：

首先，可通过流量传感器实时获取燃气热水设备的水流量，然后根据水流量计算水流量的变化值，从而实时地获取水流量变化值。

在某个用户设定的目标温度下，当水流量稳定时，火力在原有的闭环控制下也是稳定的，这时整个系统在稳态下的水流量和燃气流量是有一定对应关系的。当流量发生变化时，特别是有大的突变时，为了保证水温不会有较大变化，必须要对燃气流量进行相应的大幅度调整。

为此，本发明在获取了水流量变化值的基础上，根据能量守恒原理或预先设定的水流量变化量与燃气流量变化量之间的映射关系等，可以估算出在当前水流量的情况下，使水温接近用户设定的目标水温时，向燃气热水设备提供燃气的燃气流量变化值。其中，根据能量守恒原理可知，水吸收的热量等于燃气产生的热量乘于转换效率，因此，可以据此进行估算。

在一个实施例中，水流量变化值可以用水流量变化的比例来表示，相应地，燃气流量变化值也可以用变化的比例还表示。在另一个实施例中，水流量变化值和燃气流量变化值也可以用绝对的一个数值来表示，在其他的实施例中，水流量变化值和燃气流量变化值还可以用变化的快慢程度来表示。

这样，便可根据上述估算出的燃气流量变化值对燃气流量进行调节，从而将燃气热水设备的火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力，使火力与水流量的大小相适应，即多大的水流量就采用多大的火力。例如，可通过流量传感器实时监测水流量，并计算出每秒钟内的流量变化率，然后将这个变化率转化成对应火力的燃气变化率，于是，通过这种计算可迅速将火力调节到目标火力，实现快速达到新的平衡的目的。

由于采用了上述技术方案，本发明可以实时监测水流量是否发生了突变，并在根据水流量变化量估算出当前水流量时燃气流量的变化值，从而对燃气流量进行快速而实时的调节。

这样，由于水流量的变化是可以实时获得的，例如，可以获得每秒内的水流量变化量，因此本发明可以实时估算出燃气流量变化值，从而对水流量的突变做出实时响应，以通过第一目标火力使水温基本接近目标水温，避免现有技术中采用闭环控制时的滞后现象，实现了水温在水流量突变情况下的快速稳定，并在火力与水流量之间快速建立了一个新的平衡，不会烫伤用户，不但提高了用户体验，而且具有很高的安全性。

虽然上述的开环控制方式可以迅速使水温基本保持稳定，但是其控制精度不高，在第一目标火力的情况下达到的水温与用户设定的目标水温之间还会存在较小的差距。由于在将火力调节到所述第一目标火力后，水流量已经基本达到了新的稳定流量，为了使水温进行更加稳定，本发明可继续通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。其中，闭环控制可以采用现有技术中的任何一种公知的闭环控制，例如PID控制，当然也可以其他形式的闭环控制。这样，可利用闭环控制对开环控制所建立的新平衡进行微调修改，并最终快速达到闭环控制下的新平衡。

在一个优选实施例中，在将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力的过程中，首先可以判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值，如果是，则说明水流量发生的突变，因此，将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，说明水流量未发生突变，则可通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

下面，以水流量变化值和燃气流量变化值为变化的比例为例，通过一个实例对本发明的控制方法进行示例性说明。

例如，壁挂炉当前用户设定的目标水温为40度，且水温在闭环控制下已经处于稳定状态，此时的燃气流量为X1，水流量为Y1。在某一时刻，水流量突然变成Y2，且Y2＝Y1*50％，那么本发明只需要同步将燃气流量调到X2，且X2＝X1*50％，那么就立即可以保证水温不会有大的变化，然后继续通过闭环控制进一步使水温逼近目标值40度。

通过上述实例可以发现，本发明在闭环控制的基础上引入开环预调节控制，其中，开环预调节控制可通过理论计算进行快速预调节，然后通过闭环控制实现精确控制，从而实现既快又准的水温控制，解决了对水流量突变快速响应的问题。

请参考图2，本发明还提供了一种燃气热水设备的恒温控制装置，其与上述的控制方法对应，因此，与该控制方法重复之处，在此不再赘述。

在一个实施例中，该控制装置包括水流量获取模块、燃气流量计算模块和燃气控制模块。其中，该装置通过水流量获取模块获取水流量变化值，而燃气流量计算模块则可用于由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。最后，上述控制装置通过燃气控制模块根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。

由于采用了上述技术方案，本发明可以实时监测水流量是否发生了突变，并在根据水流量变化量估算出当前水流量时燃气流量的变化值，从而对燃气流量进行快速而实时的调节。

优选地，所述装置还包括闭环控制模块，其用于在将火力调节到所述第一目标火力后，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。

优选地，所述燃气控制模块包括判断子模块和控制子模块，判断子模块判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值。控制子模块在所述水流量变化值达到或超过所述水流量变化阈值的情况下，将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

优选地，所述燃气流量计算模块根据能量守恒定律由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。

本发明还提供了一种燃气热水设备，例如可以是壁挂炉、燃气式热水器等，其包括上述的燃气热水设备的恒温控制装置。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃气热水设备的恒温控制方法，其特征在于，包括：

获取水流量变化值；

由所述水流量变化值得到燃气流量变化值；

根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。

2.根据权利要求1所述的燃气热水设备的恒温控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在将火力调节到所述第一目标火力后，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。

3.根据权利要求1所述的燃气热水设备的恒温控制方法，其特征在于，根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力包括：

判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值；

如果所述水流量变化值达到或超过所述水流量变化阈值，则将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

4.根据权利要求1所述的燃气热水设备的恒温控制方法，其特征在于，根据能量守恒定律由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。

5.根据权利要求2或3所述的燃气热水设备的恒温控制方法，其特征在于，所述闭环控制为PID控制。

6.一种燃气热水设备的恒温控制装置，其特征在于，包括：

水流量获取模块，用于获取水流量变化值；

燃气流量计算模块，用于由所述水流量变化值得到燃气流量变化值；

燃气控制模块，用于根据所述燃气流量变化值调节燃气流量，以将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力。

7.根据权利要求6所述的燃气热水设备的恒温控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

闭环控制模块，用于在将火力调节到所述第一目标火力后，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温达到预定水温。

8.根据权利要求6所述的燃气热水设备的恒温控制装置，其特征在于，所述燃气控制模块包括：

判断子模块，用于判断所述水流量变化值是否达到或超过水流量变化阈值；

控制子模块，用于在所述水流量变化值达到或超过所述水流量变化阈值的情况下，将火力调节到与当前水流量匹配的第一目标火力；否则，通过闭环控制的方式调节所述燃气流量以使水温逼近用户设定的目标水温。

9.根据权利要求6所述的燃气热水设备的恒温控制装置，其特征在于，所述燃气流量计算模块根据能量守恒定律由所述水流量变化值得到燃气流量变化值。

10.一种燃气热水设备，其特征在于，包括权利要求6至9中任一项所述的燃气热水设备的恒温控制装置。